(57)【要約】      （修正有）【課題】厚みの小さい被研磨体を高精度に且つ歩留まり良く研磨することが可能な研磨装置を提供する。【解決手段】上側定盤２０の当接部外周を下側定盤１０の当接部外周よりも内側に位置させて、研磨動作に際し、被研磨体２の一部を上側定盤の当接部外周よりも外側に一時的に露出せしめるとともに、下側定盤の当接部でもって被研磨体の下面全体を支持するようにする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周にわたって多数の歯が設けられている略円形の太陽ギアと、
該太陽ギアを取り囲むようにして前記太陽ギアとの間に所定の間隔をあけて配置されるとともに、内周にわたって多数の歯が設けられている環状のインターナルギアと、
被研磨体を保持する保持孔を有し、前記インターナルギアと前記太陽ギアとの間に配置されるとともに、外周にわたって双方のギアの歯と歯合する多数の歯が設けられている略円形のキャリアと、
該キャリアの上下両側に配置されるとともに、前記太陽ギアと前記インターナルギアとの間隙に沿って配置される環状の当接部を有した一対の定盤と、を備えてなり、
前記一対の定盤の当接部を被研磨体の上下両面に当接させた状態で、前記太陽ギアを前記インターナルギアに対して相対的に回転させ、前記キャリアを自転させながら前記太陽ギアの周囲を公転させることによって前記被研磨体の上下両面を前記一対の定盤に摺動させて前記被研磨体の表面を研磨する研磨装置において、
前記一対の定盤のうち上側定盤の当接部外周を下側定盤の当接部外周よりも内側に位置させて、研磨動作に際し、前記被研磨体の一部を前記上側定盤の当接部外周よりも外側に一時的に露出せしめるとともに、前記下側定盤の当接部でもって前記被研磨体の下面全体を支持するようにしたことを特徴とする研磨装置。
【請求項２】
前記上側定盤の当接部内周を前記下側定盤の当接部内周よりも外側に位置させて、研磨動作に際し、前記被研磨体の一部を前記上側定盤の当接部内周よりも内側に一時的に露出せしめることを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。
【請求項３】
外周にわたって多数の歯が設けられている略円形の太陽ギアと、
該太陽ギアを取り囲むようにして前記太陽ギアとの間に所定の間隔をあけて配置されるとともに、内周にわたって多数の歯が設けられている環状のインターナルギアと、
被研磨体を保持する保持孔を有し、前記インターナルギアと前記太陽ギアとの間に配置されるとともに、外周にわたって双方のギアの歯と歯合する多数の歯が設けられている略円形のキャリアと、
該キャリアの上下両側に配置されるとともに、前記太陽ギアと前記インターナルギアとの間隙に沿って配置される環状の当接部を有した一対の定盤と、を備えてなり、
前記一対の定盤の当接部を被研磨体の上下両面に当接させた状態で、前記太陽ギアを前記インターナルギアに対して相対的に回転させ、前記キャリアを自転させながら前記太陽ギアの周囲を公転させることによって前記被研磨体の上下両面を前記一対の定盤に摺動させて前記被研磨体の表面を研磨する研磨装置において、
前記一対の定盤のうち上側定盤の当接部内周を下側定盤の当接部内周よりも外側に位置させて、研磨動作に際し、前記被研磨体の一部を前記上側定盤の当接部内周よりも内側に一時的に露出せしめるとともに、前記下側定盤の当接部でもって前記被研磨体の下面全体を支持するようにしたことを特徴とする研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電体基板や半導体ウエハーのような板状の被研磨体を研磨するための研磨装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
板状の被研磨体の上下両面を同時に研磨する研磨装置としては、被研磨体の上下両面を一対の定盤で挟み込み、定盤と被研磨体とを摺動させる方式のものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
図１１は従来の研磨装置の主要部を模式的に示す平面図であり、図１２は従来の研磨装置の主要部を模式的に示す断面図である。
【０００４】
図１１、図１２に示す研磨装置１００は、回転可能に設けられる下側定盤１１０と、下側定盤１１０の上方に回転可能かつ上下動可能に設けられる上側定盤１２０と、下側定盤１１０の中心部に回転可能に設けられる太陽ギア１３０と、下側定盤１１０の外周部に回転可能に設けられるインターナルギア１４０と、太陽ギア１３０とインターナルギア１４０との間に設置されて両ギアと歯合し、被研磨体２００を保持する保持孔を有するキャリア１５０と、を備えている。
【０００５】
このような研磨装置においては、太陽ギア１３０がインターナルギア１４０に対して相対的に回転することにより、キャリア１５０が自転しながら太陽ギア１３０の周囲を公転し、キャリア１５０の保持孔に収容された被研磨体２００が下側定盤１１０及び上側定盤１２０と摺動されることによって被研磨体２００の上下両面が同時に研磨される。尚、下側定盤１１０と上側定盤１２０とは互いに逆向きに回転される。
【０００６】
このような研磨装置１００においては、被研磨体の厚みを均一化させるために、研磨中に被研磨体２００の研磨面の一部が下側定盤１１０及び上側定盤１２０から突出するように、下側定盤１１０、上側定盤１２０、インターナルギア１４０の形状が設定される場合が多い。このような設定とすることにより、キャリアの中心からの距離によって被研磨体の摺動距離が異なることによって生じる、被研磨体の厚みの不均一が低減され、被研磨体を高精度に研磨することができる。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１０−１１３８６０号公報  （図５）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の研磨装置は、被研磨体の厚みが薄くなると歩留まり良く且つ高精度に研磨することができないという問題を有していた。
【０００９】
すなわち、被研磨体の厚みが薄くなると、キャリアの厚みは更に薄くなるため、撓みやすくなる。被研磨体の厚みを均一化させるために、研磨中に被研磨体の研磨面の一部が上下の定盤から突出するようにすると、キャリア周縁部の上下を規制するものが無くなるため、太陽ギア及びインターナルギアとの接触点から受ける力などによってキャリアの端部が振動し、重力の影響も受けてキャリア端部が撓むことにより、被研磨体がキャリアの保持孔から飛び出して破損するという問題があった。
【００１０】
本発明は上述の課題に鑑みて案出された物であり、その目的は、厚みの薄い被研磨体でも、歩留まり良く、且つ、高精度に研磨することが出来る研磨装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の研磨装置は、外周にわたって多数の歯が設けられている略円形の太陽ギアと、該太陽ギアを取り囲むようにして前記太陽ギアとの間に所定の間隔をあけて配置されるとともに、内周にわたって多数の歯が設けられている環状のインターナルギアと、被研磨体を保持する保持孔を有し、前記インターナルギアと前記太陽ギアとの間に配置されるとともに、外周にわたって双方のギアの歯と歯合する多数の歯が設けられている略円形のキャリアと、該キャリアの上下両側に配置されるとともに、前記太陽ギアと前記インターナルギアとの間隙に沿って配置される環状の当接部を有した一対の定盤と、を備えてなり、前記一対の定盤の当接部を前記被研磨体の上下両面に当接させた状態で、前記太陽ギアを前記インターナルギアに対して相対的に回転させ、前記キャリアを自転させながら前記太陽ギアの周囲を公転させることによって前記被研磨体の上下両面を前記一対の定盤に摺動させて前記被研磨体の表面を研磨する研磨装置において、前記一対の定盤のうち上側定盤の当接部外周を下側定盤の当接部外周よりも内側に位置させて、研磨動作に際し、前記被研磨体の一部を前記上側定盤の当接部外周よりも外側に一時的に露出せしめるとともに、前記下側定盤の当接部でもって前記被研磨体の下面全体を支持するようにしたことを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の研磨装置は、前記上側定盤の当接部内周を前記下側定盤の当接部内周よりも外側に位置させて、研磨動作に際し、前記被研磨体の一部を前記上側定盤の当接部内周よりも内側に一時的に露出せしめることを特徴とするものである。
【００１３】
更に、本発明の研磨装置は、外周にわたって多数の歯が設けられている略円形の太陽ギアと、該太陽ギアを取り囲むようにして前記太陽ギアとの間に所定の間隔をあけて配置されるとともに、内周にわたって多数の歯が設けられている環状のインターナルギアと、被研磨体を保持する保持孔を有し、前記インターナルギアと前記太陽ギアとの間に配置されるとともに、外周にわたって双方のギアの歯と歯合する多数の歯が設けられている略円形のキャリアと、該キャリアの上下両側に配置されるとともに、前記太陽ギアと前記インターナルギアとの間隙に沿って配置される環状の当接部を有した一対の定盤と、を備えてなり、前記一対の定盤の当接部を前記被研磨体の上下両面に当接させた状態で、前記太陽ギアを前記インターナルギアに対して相対的に回転させ、前記キャリアを自転させながら前記太陽ギアの周囲を公転させることによって被研磨体の上下両面を一対の定盤に摺動させて前記被研磨体の表面を研磨する研磨装置において、前記一対の定盤のうち上側定盤の当接部内周を下側定盤の当接部内周よりも外側に位置させて、研磨動作に際し、前記被研磨体の一部を前記上側定盤の当接部内周よりも内側に一時的に露出せしめるとともに、前記下側定盤の当接部でもって前記被研磨体の下面全体を支持するようにしたことを特徴とするものである。
【００１４】
【作用】
本発明の弾性表面波素子によれば、上側定盤の当接部外周を下側定盤の当接部外周よりも内側に位置させて、研磨動作に際し、被研磨体の一部を前記上側定盤の当接部外周よりも外側に一時的に露出せしめるとともに、前記下側定盤の当接部でもって前記被研磨体の下面全体を支持するようにしたので、キャリアの中心からの距離によって被研磨体の摺動距離が異なることによって生じる、被研磨体の厚みの不均一が低減されると同時に、インターナルギアとの接触点に働く力や重力などによってキャリアの外周部に生じる撓みが抑制され、被研磨体の保持孔からの飛び出しを有効に防止することができる。
【００１５】
また、本発明の研磨装置によれば、上側定盤の当接部内周を下側定盤の当接部内周よりも外側に位置させて、研磨動作に際し、被研磨体の一部を前記上側定盤の当接部内周よりも内側に一時的に露出せしめるとともに、前記下側定盤の当接部でもって前記被研磨体の下面全体を支持するようにしているので、キャリアの中心からの距離によって被研磨体の摺動距離が異なることによって生じる、被研磨体の厚みの不均一が低減されると同時に、太陽ギアとの接触点に働く力や重力などによってキャリアの内周部に生じる撓みが抑制され、被研磨体の保持孔からの飛び出しを有効に防止することができる。
【００１６】
更に、本発明の研磨装置によれば、上側定盤の当接部外周を下側定盤の当接部外周よりも内側に位置させて、研磨動作に際し、被研磨体の一部を前記上側定盤の当接部外周よりも外側に一時的に露出せしめるとともに、前記上側定盤の当接部内周を前記下側定盤の当接部内周よりも外側に位置させて、研磨動作に際し、前記被研磨体の一部を前記上側定盤の当接部内周よりも内側に一時的に露出せしめ、同時に、前記下側定盤の当接部でもって前記被研磨体の下面全体を支持するようにしているので、キャリアの中心からの距離によって被研磨体の摺動距離が異なることによって生じる、被研磨体の厚みの不均一が更に低減されると同時に、インターナルギアとの接触点に働く力や重力などによってキャリアの外周部に生じる撓み及び太陽ギアとの接触点に働く力や重力などによってキャリアの内周部に生じる撓みが抑制されて、被研磨体の保持孔からの飛び出しを有効に防止することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１８】
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係る研磨装置の主要部を模式的に示す平面図、図２は本発明の第１実施形態に係る研磨装置の主要部を模式的に示す断面図である。
【００１９】
同図に示す研磨装置１は、下側定盤１０と、上側定盤２０と、太陽ギア３０と、インターナルギア４０と、キャリア５０と、を備えている。
【００２０】
下側定盤１０は鋳鉄などから成り、上面に被研磨体２との当接面を有しており、回転可能に設けられている。上側定盤２０は鋳鉄などから成り、下側定盤１０の上方に回転可能かつ上下動可能に設けられ、下面に被研磨体２との当接面を有している。太陽ギア３０は鋳鉄などから成り、下側定盤１０の中心部に回転可能に設けられており、外周にわたって複数の歯を有している。インターナルギア４０は鋳鉄などから成り、下側定盤１０の外周部に回転可能に設けられており、内周にわたって複数の歯を有する略環状とされている。キャリア５０はステンレス鋼などから成り、略円形の外周にわたって複数の歯を有しており、太陽ギア３０とインターナルギア４０との間に両ギアと歯合するように設けられている。また、被研磨体２を保持する保持孔を有し、厚みは被研磨体２よりも薄く設定される。保持孔の形状は被研磨体２の自転を防ぐ為に、角部、凹部、凸部などを有するものとされている。保持孔が複数形成される場合は、キャリアの中心から等距離の場所に放射状に形成される。
【００２１】
そして、下側定盤１０、上側定盤２０、太陽ギア３０、インターナルギア４０は動力伝達手段を介してモータ（図示せず）に連結されて所定の方向に所定の速度で回転するようにされており、太陽ギア３０がインターナルギア４０に対して相対的に回転することにより、キャリア５０が自転しながら太陽ギア３０の周囲を公転し、キャリア５０の保持孔に収容された被研磨体２が、互いに逆方向に回転している下側定盤１０及び上側定盤２０と摺動されることによって被研磨体２の上下両面が同時に研磨される。
【００２２】
このような研磨装置１において、上側定盤２０の当接部外周を下側定盤１０の当接部外周よりも内側に位置させると同時に、上側定盤２０の当接部内周を下側定盤１０の当接部内周よりも外側に位置させ、研磨動作に際し、被研磨体２の一部を上側定盤の当接部外周よりも外側及び上側定盤の当接部内周よりも内側に一時的に露出させることにより、被研磨体２の厚みを均一化させることが出来る。
【００２３】
これは、被研磨体２のキャリアの中心側に位置する部分に対して摺動距離が長いため厚みが薄くなってしまうキャリアの外周側に位置する部分を、研磨動作中に一時的に上側定盤２０と摺動されない状態になるようにすることにより、被研磨体２の概略の厚み分布を図３（ａ）の状態から図３（ｂ）の状態に変えることができるためである。
【００２４】
更に、被研磨体２の下面は研磨動作中に下側定盤１０の当接部内周及び当接部外周から飛び出さないようにされており、下側定盤１０の当接部内周及び当接部外周はそれぞれ太陽ギア３０及びインターナルギア４０の近傍に位置しているため、キャリア５０の下面は殆ど下側定盤１０の当接部で支えられているので、キャリア５０の端部が太陽ギア３０やインターナルギア４０との接触点から受ける力によって振動し、重力の影響も加わって撓むことによって、キャリア５０の保持孔から被研磨体２が飛び出して破損することを有効に防止することが出来る。
【００２５】
（他の実施形態）
次に本発明の他の実施形態に係る研磨装置について図４及び図５を用いて説明する。尚、これらの実施形態においては先に述べた第１実施形態と異なる点についてのみ説明し、同様の構成要素については同一の参照符号を用いて、重複する説明を省略するものとする。
【００２６】
図４は本発明の第２実施形態に係る研磨装置の主要部を模式的に示す断面図であり、図５は本発明の第３実施形態に係る研磨装置の主要部を模式的に示す断面図である。
【００２７】
図４及び図５に示す研磨装置に特徴的な点は、上側定盤２０の内周部及び外周部にわたって切り欠きが形成されていることである。これによって、上側定盤２０の当接部外周を下側定盤１０の当接部外周よりも内側に位置させると同時に、上側定盤２０の当接部内周を下側定盤１０の当接部内周よりも外側に位置させ、実施形態１と同様の効果を実現している。
【００２８】
（実験例）
次に本発明の作用効果を検証する為に行った実験結果について説明する。
【００２９】
厚み振動を利用した圧電共振子では圧電体の厚みが共振周波数を決定する為、共振周波数の精度を高めるためには圧電体の厚み精度を高める必要がある。また、共振周波数は圧電体の厚みに反比例する為、共振周波数の高周波化の要求に伴って圧電体の厚みを薄くする必要があり、圧電体の厚みを１００μｍ程度にする要求も高まっている。被研磨体である圧電体の厚みが１００μｍ程度になると、当然のことながらキャリアの厚みは１００μｍ以下であることが要求されるが、厚みが１００μｍ以下の薄いキャリアを用いて研磨中に上下の定盤の内周及び外周から被研磨体の一部が飛び出すようなオーバーハング加工を行うと、キャリアの周縁部に発生する撓みによって被研磨体がキャリアの保持孔から飛び出して破損するという問題が生じる。
【００３０】
そこで、図１及び図２に示す本発明の研磨装置を用いて、圧電共振子として使用される圧電体の研磨を行った。
【００３１】
上側定盤２０の当接部の形状を変化させることにより、研磨中に被研磨体２が上側定盤２０の当接部内周及び外周より露出する量を変化させて、研磨後の被研磨体２の厚みの均一度を調べた。図６は被研磨体２の露出量が０の基準サンプル、図７は露出量を被研磨体２のキャリアの径方向の長さの３％としたサンプル、図８は同じく露出量を２５％としたサンプル、図９は同じく露出量を５０％としたサンプル、図１０は同じく露出量を６０％としたサンプルについて、被研磨体２の各領域の研磨後の厚みをランク分けしてグラフ化した物である。
【００３２】
図６〜図１０によって明らかなように、露出量を被研磨体２の長さの３％〜５０％にしたサンプルでは、基準サンプルに対して、厚み分布の幅が５段階から４段階へ減少し、厚みの均一度が明らかに向上している。また、その中でも露出量が２５％から５０％のサンプルの厚みの均一度が優れていることが判る。
【００３３】
また、今回の実験ではキャリア５０の厚みを５０μｍとして、１００μｍ以下まで被研磨体２を研磨したが、研磨中に被研磨体２がキャリア５０の保持孔から飛び出して破損することは殆ど無かった。
【００３４】
これにより、本発明の研磨装置が厚みの薄い研磨物を精度良く且つ歩留まり良く研磨する能力を有していることが確認された。
【００３５】
尚、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更・改良などが可能である。
【００３６】
例えば、上述した実施形態においては、上側定盤２０の当接部外周を下側定盤１０の当接部外周よりも内側に位置させると同時に、上側定盤２０の当接部内周を下側定盤１０の当接部内周よりも外側に位置させるようにしたが、上側定盤２０の当接部外周を下側定盤１０の当接部外周よりも内側に位置させるのみでも構わないし、上側定盤２０の当接部内周を下側定盤１０の当接部内周よりも外側に位置させるのみでも構わない。
【００３７】
また、上述した実施形態においては、上側定盤２０の当接部外周の全てを下側定盤１０の当接部外周よりも内側に位置させるようにしたが、上側定盤２０の当接部外周の一部が下側定盤１０の当接部外周よりも内側に位置するようにしても構わない。同様に、上側定盤２０の当接部内周の一部を下側定盤１０の当接部内周よりも外側に位置させるようにしても構わない。
【００３８】
更に、上述した実施形態においては、保持孔の形状を被研磨体２の自転を防ぐ為に、角部、凹部、凸部などを有するものとしたが、保持孔の形状を被研磨体２の自転を可能とする形状とし、被研磨体２の自転をコントロールすれば、被研磨体２の厚みを更に均一化することができる。
【００３９】
また更に、図１において、太陽ギア３０、インターナルギア４０、キャリア５０の回転方向の例を示したが、下定盤１０、上定盤２０、太陽ギア３０、インターナルギア４０の回転方向及び回転速度は任意に設定可能であり、太陽ギア３０、インターナルギア４０の回転方向及び回転速度によってキャリア５０の回転方向及び回転速度は変化する。
【００４０】
更にまた、被研磨体２が研磨剤を介して下定盤１０及び上定盤２０と当接しても構わないのは当然であり、下定盤１０及び上定盤２０の当接面に研磨剤や研磨くずの移動を促進する為の溝が形成されていても良いことは言うまでもない。
【００４１】
【発明の効果】
本発明の研磨装置によれば、上側定盤の当接部外周を下側定盤の当接部外周よりも内側に位置させて、研磨動作に際し、被研磨体の一部を上側定盤の当接部外周よりも外側に一時的に露出せしめるとともに、下側定盤の当接部でもって被研磨体の下面全体を支持するようにしたので、被研磨体の厚みの不均一が低減されると同時に、被研磨体の保持孔からの飛び出しを有効に防止することができる。
【００４２】
また、本発明の研磨装置によれば、上側定盤の当接部内周を下側定盤の当接部内周よりも外側に位置させて、研磨動作に際し、被研磨体の一部を上側定盤の当接部内周よりも内側に一時的に露出せしめるとともに、下側定盤の当接部でもって被研磨体の下面全体を支持するようにしているので、被研磨体の厚みの不均一が低減されると同時に、被研磨体の保持孔からの飛び出しを有効に防止することができる。
【００４３】
更に、本発明の研磨装置によれば、上側定盤の当接部外周を下側定盤の当接部外周よりも内側に位置させて、研磨動作に際し、被研磨体の一部を上側定盤の当接部外周よりも外側に一時的に露出せしめるとともに、前記上側定盤の当接部内周を下側定盤の当接部内周よりも外側に位置させて、研磨動作に際し、被研磨体の一部を上側定盤の当接部内周よりも内側に一時的に露出せしめ、同時に、下側定盤の当接部でもって被研磨体の下面全体を支持するようにしているので、被研磨体の厚みの不均一が更に低減されると同時に、被研磨体の保持孔からの飛び出しを有効に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る研磨装置の主要部を模式的に示す平面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る研磨装置の主要部を模式的に示す断面図である。
【図３】従来の研磨装置と本発明の研磨装置において、被研磨体の研磨後における概略の厚み分布を模式的に示す図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る研磨装置の主要部を模式的に示す断面図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係る研磨装置の主要部を模式的に示す断面図である。
【図６】実験例の基準サンプルの厚み分布を示す図である。
【図７】実験例の露出量３％のサンプルの厚み分布を示す図である。
【図８】実験例の露出量２５％のサンプルの厚み分布を示す図である。
【図９】実験例の露出量５０％のサンプルの厚み分布を示す図である。
【図１０】実験例の露出量６０％のサンプルの厚み分布を示す図である。
【図１１】従来の研磨装置の主要部を模式的に示す平面図である。
【図１２】従来の研磨装置の主要部を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
１・・・研磨装置
２・・・被研磨体
１０・・・下側定盤
２０・・・上側定盤
３０・・・太陽ギア
４０・・・インターナルギア
５０・・・キャリア
【図１】
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【図２】
2005046932.tif 000004
【図３】
2005046932.tif 000005
【図４】
2005046932.tif 000006
【図５】
2005046932.tif 000007
【図６】
2005046932.tif 000008
【図７】
2005046932.tif 000009
【図８】
2005046932.tif 000010
【図９】
2005046932.tif 000011
【図１０】
2005046932.tif 000012
【図１１】
2005046932.tif 000013
【図１２】
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